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铁路机车车辆铁路机车车辆作为铁路运输系统中至关重要的一环，承担着货物和乘客运输的重要任务。
机车是铁路列车中的动力来源，而车辆则是承载货物和乘客的平台。
本文将就铁路机车车辆的分类、功能、特点以及发展趋势进行探讨。
分类与功能铁路机车主要分为电力机车、内燃机车和蒸汽机车三种。
电力机车以电力作为动力源，适用于电气化铁路；内燃机车则以柴油或其他燃料为动力源，适用于非电气化铁路；蒸汽机车在现代铁路运输中已较少使用，但在一些铁道爱好者团体中仍有存在。
车辆方面，主要包括客车和货车两种，分别用于乘客和货物的运输。
铁路机车的功能主要包括牵引列车行驶、控制列车速度和制动、及时响应信号系统指令等。
车辆则承担着载重、稳定行驶、乘客舒适度等功能。
机车车辆配合紧密，共同构成了铁路运输系统的重要组成部分。
特点铁路机车车辆具有很强的承载能力和运行稳定性。
机车通常配备有强大的牵引力，能够牵引数十节的车厢。
车辆在设计上考虑到了列车的平稳行驶和乘客的乘坐舒适度，通常设有减震装置和座椅等。
此外，机车车辆的速度较快，能够在相对较短的时间内完成长途运输任务。
另外，铁路机车车辆相对环保，电力机车在电气化铁路上使用时，零排放，对环境影响较小；内燃机车也比其他交通工具更为节能。
由于铁路线路固定，机车车辆的维护保养也相对容易。
发展趋势随着科技的不断进步，铁路机车车辆也在不断发展。
未来，铁路运输技术将会更加智能化，某些地区或许会出现无人驾驶列车的情况。
同时，新型材料和工艺的普及应用，将会使机车车辆在承载力、速度、安全性等方面有所提升。
另外，绿色化、智能化、节能环保等概念也会在铁路机车车辆的设计与制造中更加体现。
总的来说，铁路机车车辆在铁路运输中扮演着至关重要的角色，它们的不断发展和完善将有助于提升铁路运输的效率和质量，推动铁路运输行业的发展。
愿铁路机车车辆能够与时俱进，为人们出行和货物运输提供更好的服务。
第四章铁路车辆一、车辆的种类1、铁路车辆按轨距可分为三大类：准轨车、宽轨车和窄轨车。
2、铁路车辆按功能亦可分为三大类：客车、货车和特种用途车。
（1）铁路客车是用于运输旅客并为其提供旅途服务的车辆，包括硬座车、软座车、硬卧车、软卧车、餐车、行李车和发电车等。
客车的特点是保证旅客的舒适性，对车辆减震、车厢内的装饰和车速都要求较高。
（2）铁路货车是用于载运货物的车辆，包括敞车、漏斗车、自翻车、棚车、家畜车、平车、长大货车、集装箱平车、各种罐车，以及保温车和冷藏车等。
货车应保证所载运的货物在装卸与运输中完好无损和方便。
货车的种类很多，某些货车只在运载一定货物时才采用，因此亦可称为专用货车。
敞车棚车平车罐车煤车（3）铁路特种用途车是用于铁路企业从事本身技术业务工作的车辆，其种类繁多，主要有检衡车、救援车、试验车、石渣车、长钢轨车、办公车及发电车。
二、车辆标记车辆标记就是标明在铁路车辆的一定位置上，用以表示产权、类型，车号、基本性能、配属及使用中注意事项等的符号。
车辆标记分为共同标记和特殊标记。
（一）共同标记车辆的共同标记有路徽标记、配属标记、检修标记、性能标记、车辆载重、车辆自重、车辆容积、车辆定员、车辆全长、车辆换长。
（二）特殊标记货车特殊标记就是表明货车结构、设备特点或运用管理上的要求的标记，主要有：表示该车辆可以用于国际联运。
表示某部分结构超出车辆限界的货车。
表示活动墙板及其他活动部分翻下超过车辆限界的货车。
表示侧梁端部装有卷扬机挂钩的货车。
表示该车辆具有车窗，必要时可输送人员。
表示运输特殊货物的车辆。
三、车辆的方位和技术参数（一）车辆的轴距和定距为使车体能顺利通过半径较小的曲线，可把全部车轴分别安装在几个车架上。
为防止车轮由于轮对歪斜而陷落于轨道中间，通常将两个或三个轮对用一刚性构架安装在一起，称为转向架。
车体放在转向架的心盘上。
安装在同一个车架或转向架上的车轴，须保持相互之间的平行位置。
同一车体最前位和最后位的车轴中心间水平距离，称为全轴距。
铁道车辆组成部分及作用铁道车辆是指用于铁路运输的各种车辆的统称，更准确地说是指铁路运输机车、客车和货车。
铁道车辆的组成部分1. 机车：机车是牵引铁道车辆行驶的动力源，它负责向车辆提供牵引力。
机车通常由电力机车、内燃机车和蒸汽机车组成。
机车上有控制装置、动力装置和传动装置，能够使车辆按照列车运行计划稳定、安全地行驶。
2. 客车：客车是用于承载旅客的铁道车辆。
根据使用目的和乘员数量的不同，客车可以分为普通客车、高速动车组、特快列车、硬座车、软卧车等各种类型。
客车的设计考虑到了旅客的舒适度和安全性，通常配备有座椅、走道、卫生间、通风设备等。
3. 货车：货车是用于运输货物的铁道车辆。
根据货车功能和结构的不同，货车可以分为敞车、平板车、封闭车、罐式车等多种类型。
货车通常具有较大的荷载能力和稳固的结构，能够适应不同类型的货物运输需求。
4. 睡车：睡车是专门用于列车长途夜间运行时供旅客休息和睡眠的铁道客车。
它提供舒适的卧铺和相应的服务设施，以满足旅客长途夜间出行的需求。
5. 动车组：动车组是集动力、动力传动、电气控制、乘务和乘客服务为一体的铁道车辆组成的列车。
它是现代高速铁路的主力车型，能够实现快速、平稳的行驶速度，提供良好的乘坐环境和服务条件。
铁道车辆的作用1. 运输功能：铁道车辆作为铁路运输的基本组成部分，承载着旅客和货物的长途运输任务。
它能够快速、安全地将旅客和货物从一个地点运送到另一个地点，满足人们对出行和物流的需求。
2. 连接作用：铁道车辆通过铁轨和信号系统与铁路轨道相连接，使得不同地区之间的交通连接得以实现。
它将城市和农村、各个地区连接起来，为社会经济发展提供了便利。
3. 经济作用：铁道车辆的运输效率和吨公里运费较低，可以大规模运输大宗货物和大量旅客，为社会经济发展提供了重要支撑。
铁道运输可以促进城乡间的经济交流，推动地区间的产业协同发展。
4. 安全作用：铁道车辆采用了严格的安全设计和控制系统，通过安全设备和规程确保列车行驶的安全。
基波电流非正弦周期电流信号按照傅里叶级数展开为多项正弦分量的线性叠加，这些正弦分量中频率最低的分量的频率与非正弦周期电流信号的频率相同，称为基波电流。
一个周期信号可以通过傅里叶变换分解为直流分量c0和不同频率的正弦信号的线性叠加：其中，c m表示m次谐波的幅值，其角频率为mω，初始相位为φm，其有效值为cm/√2。
当m=1时，为基波分量的表达式，其角频率为ω，初始相位为φ1，其方均根值c1/√2称为基波有效值。
ω/2π为基波分量的频率，称为基波频率，基波分量的频率等于交流信号的频率。
而m次谐波的频率为基波频率的整数倍（m倍）。
机车等效干扰电流（回流线的作用）机车等效干扰电流（equivalentdisturbingcurrentoflocomotive）等于基波电流、各次谐波电流分量有效值乘以其杂音干扰系数Sn后的均方根电流值。
若在空中架设的导线中流过交流电流，那么在其邻近并与其平行的导线中，由于交变电磁场的电磁感应作用，将感应出电压。
这种电磁感应的作用结果，将影响通话的清晰度，甚至对人身安全构成危险。
供电给电力机车的接触导线中流过的电流除基波电流外，还有各次谐波电流（见机车等效谐波电流），这些电流经钢轨和大地回流至变电所。
它们在与接触导线平行布设的通信导线中继应出不同频率的电压。
这种电磁感应作用称为对通信线的杂音干扰。
由于人耳与电话听筒对不同频率声音感受的灵敏度不同，其中以频率1000Hz左右最甚。
为评价不同频率产生杂音的程度，国际电话电信咨询委员会（CCITT）制订出杂音干扰系数Sn，把800Hz干扰规定为1,其他频率折合到800Hz的干扰水平上。
Sn 与频率的关系见下表。
电话线中感应出电压的大小与干扰源电流大小、干扰源的距离等因素有关，电力机车是一个干扰源，可用等效干扰电来评价其影响程度。
等效干扰电流Jp定义为：运中，Sn为杂音干扰系数；In为n次谐波电流有效值。
以此来预测通信线中感应的干扰电压的数值。
铁路机车车辆基本知识概述一、调车机车及备品(一)调车机车调车机车是调车工作的基本动力，在技术上要求与一般牵引列车的本务机车有所不同。
由于需要在短距离内起动牵引或推送车组，故不需要较高的构造速度，但需要一定的牵引力；由于调车作业中调车机车需要经常前进或后退，故要求有良好的作业瞭望条件；由于主要在站内作业，需要通过较小半径的曲线，故要求机车的固定轴距要小；由于经常需要起、停车，故要求机车操纵灵活，制动性能良好；由于经常在夜间作业，头、尾灯照明要求亮度好；此外，还要求便利调车人员安全上下车等条件。
我国目前使用的调车机车绝大多数是内燃机车。
也有少量的蒸汽机车，其部分型号及技术参数如表2－5所示。
内燃调车机车的型号及主要技术参数如表2-6所示。
采用内燃机车作为调车机车，与蒸汽机车相比，具有下述优点。
1.内燃机车采用电传动或液力传动，起动、停车都快，可大大缩短加减速时间。
2.内燃机车车身短，轴距小，动轮直径小，操纵灵活，易于通过较小半径的曲线(例如：解放型蒸汽机车为145m，东风5型内燃机车为100m)；3.内燃机车整备时间短，可大大缩短非生产时间；4.内燃机车司机室有良好的瞭望条件，便利调车作业；5.内燃机车前后设有脚踏板，车上设有栏杆，便于调车人员上下车；6.内燃机车不冒火星，调动危险品车辆可不带防火罩，作业安全；7.内燃机车卫生条件比蒸汽机车好，在冬季作业不象蒸汽机车经常淌水冻冰，恶化调车人员的作业条件。
(二)调车备品根据调车作业范围、性质及作业人员分工不同，所应具备的备品也各不相同。
1.调车长应备有下列备品：(1)红、绿色信号旗各1面；(2)具有红、绿、白3色手信号灯1盏；(3)口笛1枚；(4)无线电台1部(采用无线调车的车站)。
2.连结员的备品有：(1)具有红、白2色信号灯1盏；(2)口笛1枚；(3)安全带1根；(4)无线电台1部(采用无线调车的车站)。
3.制动员的备品有：(1)具有红、白2色信号灯1盏；(2)口笛1枚；(3)安全带1根；(4)铁鞋叉子1把(使用铁鞋作业的车站)；(5)制动软管摘解器1个(平面调车除外)；(6)放风器1个(由车站白定)；(二)信号标志信号标志设在列车运行方向左侧(警冲标除外)。
基波电流非正弦周期电流信号按照傅里叶级数展开为多项正弦分量的线性叠加，这些正弦分量中频率最低的分量的频率与非正弦周期电流信号的频率相同，称为基波电流。
一个周期信号可以通过傅里叶变换分解为直流分量c0和不同频率的正弦信号的线性叠加：其中，c m表示m次谐波的幅值，其角频率为mω，初始相位为φm，其有效值为cm/√2。
当m=1时，为基波分量的表达式，其角频率为ω，初始相位为φ1，其方均根值c1/√2称为基波有效值。
ω/2π为基波分量的频率，称为基波频率，基波分量的频率等于交流信号的频率。
而m次谐波的频率为基波频率的整数倍（m倍）。
机车等效干扰电流（回流线的作用）机车等效干扰电流（equivalentdisturbingcurrentoflocomotive）等于基波电流、各次谐波电流分量有效值乘以其杂音干扰系数Sn后的均方根电流值。
若在空中架设的导线中流过交流电流，那么在其邻近并与其平行的导线中，由于交变电磁场的电磁感应作用，将感应出电压。
这种电磁感应的作用结果，将影响通话的清晰度，甚至对人身安全构成危险。
供电给电力机车的接触导线中流过的电流除基波电流外，还有各次谐波电流（见机车等效谐波电流），这些电流经钢轨和大地回流至变电所。
它们在与接触导线平行布设的通信导线中继应出不同频率的电压。
这种电磁感应作用称为对通信线的杂音干扰。
由于人耳与电话听筒对不同频率声音感受的灵敏度不同，其中以频率1000Hz左右最甚。
为评价不同频率产生杂音的程度，国际电话电信咨询委员会（CCITT）制订出杂音干扰系数Sn，把800Hz干扰规定为1,其他频率折合到800Hz的干扰水平上。
Sn 与频率的关系见下表。
电话线中感应出电压的大小与干扰源电流大小、干扰源的距离等因素有关，电力机车是一个干扰源，可用等效干扰电来评价其影响程度。
等效干扰电流Jp定义为：运中，Sn为杂音干扰系数；In为n次谐波电流有效值。
以此来预测通信线中感应的干扰电压的数值。
为了减小等效干扰电流的数值，在接触网的一定间隔安装吸流变压器（BoosterTransformer，BT）或自耦变压器（AutoTransformer，AT）将大地中流失的电流，集中到与接触导线比较近的回流线中。
回流线中的电流与接触导线中的电流方向相反，因而使电话线中感应的电压因方向相反而几乎抵消。
如果电话和通信线采用屏蔽电缆或者光缆则可将干扰减到最低低程度。
（赵叔东）机车功率因数电力机车电网侧的电压非常接近正弦波形；而电流则是周期性的非正弦电流，可认为是基波电流与一系列谐波电流之和（叠加）。
只有基波电流与电网电压同频率，可以产生有功功率。
机车功率因数（power factor of locomotive）：电力机车电网侧有功功率与视在功率之比。
P=U I1cosφ1式中，U为电网电压有效值；I1为基波电流有效值；φ1为基波电流对电压的相移角。
视在功率为电压有效值与总电流有效值的乘积，即式中，I n为基波电流、各次谐波电流有效值。
由功率因数的定义，式中，为电流畸变系数，为相位移系数。
电流畸变系数表明电流波形中含有高次谐波电流的程度，并不能表明电流的具体波形。
在相控整流器式机车中，机车的功率因数随机车工况变化而变化，在额定功率时，大约为0.82~0.86。
电流中虽然含有较多的而且幅值较大的谐波电流，但其电流畸变系数一般为0.95~0.97，因此影响机车功率因数的主要因素是相位移系数。
机车在再生制动状态功率因数更低。
在交—直—交机车中，由于采用脉宽调制技术的脉冲整流器网侧电流接近于正弦波形，而且可使电流与电压同相位，因而功率因数可接近于1。
机车在低功率因数运行时，将从电网涉取无功功率，因此应尽力避免。
相控整流器式机车常用串联变流器即所谓多段桥整流电路或者功率因数补偿装置来提高机车的功率因数。
（赵叔东）机车相位移系数（基波功率因数）机车相位移系数（基波功率因数）（phase displacement factor of locomotive）基波的有功功率与基波的视在功率之比，数学上可以理解为基波电流相对于电压波形相移角φ的余弦。
基波有功功率表示基波电压和电流的乘积在一个周期内的平均值，如果基波电压和电流间有相位移角φ，则有功功率为P=UIcosφ式中，U为基波电压有效值；I为基波电流有效值；φ为基波电压和电流间的相位移角。
视在功率按定义有S=UI所以，基波功率因数=P/S=cosφ，即只与相位移角φ相关，所以也称为相位移系数。
在相控整流器式机车中，相位移系数在额定工况时也不过0.86左右。
这是因为相位移角不单与相控角有关，还与换相重叠角有关。
相控角是指相控元件承受正向电压到被触发导通的角度。
它可以控制输出整流电压。
输出最高电压时，相控角最小。
换相重叠角与整流电路交流侧的电抗、直流电流和交流电压有关。
控制角和换相重叠角越大，则相移角越大，相位移系数越小。
机车恒功调速范围机车恒功调速范围（the regulate velocity range of locomotive constant power）机车牵引特性中维持机车牵引功率为恒定条件下的速度调节范围，即从低速恒功点到高速恒功点的两个速度限值之间的区域。
恒功率调速的概念，首先来自内燃机车，为了充分发挥柴油机的功率（不允许超载），要求在调节范围内输入牵引电动机的功率保持不变，从而引发出机车具有恒功率条件下的牵引特性的恒功率调速范围。
它是衡量机车牵引性能中高速区域充分发挥机车功率的重要指标。
如果恒功率调速范围大，则机车高速功率发挥得充分，这是（高速）客运机车所必须具有的性能。
这个指标实际上对内燃机车更具重要作用，对电力机车也有借鉴作用（但变压器、牵引电动机均有短时过载能力）。
从串励电动机的调速特性（v=。
式中，U为电机端电压；I为电机电枢电流；v为机车速度；∑R为电机电枢回路等效电阻；Φ为电机磁通；C为机车常数）看，要维持电机输入功率P=U*I恒定的条件，又要使恒功率调速范围大，则：（1）满磁场时，则提高U，即提高电机允许的升压系数（U max/U N），同时降低电机电流，以维持功率不变；（2）维持U max和I值不变，降低，则尽可能加深磁场削弱，即由最深磁场削弱系数βmin决定的。
机车恒功率调速范围的大小，用恒功率调速比这个参数来衡量（参见机车恒功速度比）。
（李春阳）机车车辆专用试验装备机车车辆专用试验装备（special test equipment of railway vehicles）环行铁道专门进行线路试验的线路。
线路一般封闭成环状，所以称之为环行铁道，中国的环行铁道试验线位于北京东郊，属铁道科学研究院管理。
试验车进行线路试验的专用客车，是适用于对电力机车、内燃机车、客货车辆进行各项性能试验的无动力的移动式试验基地。
该车上配用的测试所需要的各种仪器仪表，还设有必要的生活设施供试验人员使用。
试验仪器仪表用于将传感器拾取的信号进行放大、采集、输出、处理的设备。
专用传感器动力计用于测量机车牵引力的传感器。
该传感器安装于牵引试验车一位车钩处。
有液压式和电测式两种。
测力轮对专门用于测量轮轨相互作用力的传感器。
测力轮对的辐板或轴上粘贴有应变片，所贴的应变片经过组桥、标定后可输出与轮轨作用力相关的电信号。
信息传输系统中采用滑环式集流装置，应确保性能的可靠性。
（黄强）车辆冲击试验用一辆具有一定速度的车辆（冲击车）向一辆停在平直轨道线路上处于非制动状态的受试车辆（被冲击车）冲击，同时按有关规定要求用测试一起测量和记录冲击过程中发生的车钩冲击力、实际冲击速度、缓冲器形行程、车辆加速度、车辆结构重要部位的应力等动态参数的试验。
车辆冲击试验（railway vehicles impact test）用一辆具有一定速度的车辆（冲击车）向一辆停在平直轨道线路上处于非制动状态的受试车辆（被冲击车）冲击，同时按有关规定要求用测试一起测量和记录冲击过程中发生的车钩冲击力、实际冲击速度、缓冲器形行程、车辆加速度、车辆结构重要部位的应力等动态参数的试验。
冲击车获得冲击速度的方法，是让其从斜坡轨道上的适当高度处，靠重力作用自由溜下斜坡；也可用机车推送冲击车，使其达到一定的速度后，机车与冲击车脱钩。
试验时，冲击车的冲击速度从3km/h开始，逐级升高，每级递增1km/h~2km/h，直至车钩冲击力达到2250kN或冲击速度达到8km/h为止，以先达到者为准。
先达到规定速度值时，按相应速度下的车钩力评价车辆的冲击强度。
（徐荣华）机车变频调速机车变频调速（variable frequency speed control for locomotive）通过改变和控制机车上交流牵引电机的供电频率，即改变异步机或同步机的定子频率来改变电机中磁场的旋转速度，达到改变机车交流牵引电机机械传动轴的速度的方法。
由电机运动方程可知，在负载确定的条件下，电磁转矩是电机转速调节的基本控制参数。
概括而言，所有电机的电磁转矩是由定、转子磁场相互作用的结果。
不同的电机结构产生定、转子磁场分量，转子（电枢）中形成交轴磁场分量，两个磁场分量在空间上处于静止状态，相互呈90°交角。
在交流电机中，定、转子磁呈正弦态分布并在空间以同步角速度旋转，若以空间矢量的概念来表述，交流电机的定、转子磁链空间矢量的幅值和相对位置是控制电磁转矩的变量。
相比较而言，由于交流电机的定、转子之间的强耦合关系和磁场的空间旋转变化，其磁场和转矩控制较复杂。
尽管直流电机便于控制，但其机械换向结构制约了直流传动系统的广泛应用和进一步发展。
交流传动系统已呈现取代直流传动系统的趋势。
目前，由交—直—交电压型变流装置和鼠笼式异步牵引电机构成的电传动系统已成为技术主流，广泛应用于机车车辆上。
该系统可分为三个主要缓解：网侧交—直整流器实现功率调节，电机侧直—交逆变器实现频率变换，异步牵引电机和机械传动部分实现机电能量转换。
在异步牵引电机中，转矩和转速的输出与磁场空间矢量的幅值和同步旋转角速度存在着必然的联系，因此为了在整个调速范围内，各运行转速下能输出所需的电磁转矩，必须给牵引电机施加适当频率和幅值的端电压，这就是电机侧直一交逆变器所完成的基本任务，以实现变频调速功能。
而网侧交一直整流器作为功率调节单元，一般采用四象限脉冲整流器，它一方面从电网有效地吸收或反馈所要求能量，稳定中间直流环节电压；另一方面，提高网侧功率因数，降低谐波电流。
随着电力电子技术的发展，变流器采用了越来越先进的功率开关器件。
目前，GTO 变流器已广泛应用于电力牵引系统中，而开关和控制性能更为优越的IGBT、IPM等器件逐步进入该领域，并呈现出强劲的发展趋势和前景。
变流器冷却技术也在同步发展，水冷技术以无污染和冷却效果好等主要优势已成为发展方向。
